The TRAF-binding receptor CD40 belongs to the TNFR superfamily and is broadly expressed on healthy cells, mainly on antigen-presenting cells, but also on other immune cells and non-immune cells. CD40 is bound by its ligand CD40L, which is essential for a wide range of immunological responses by inducing or inhibiting different pathways that are essential for a variety of cellular processes, including immune activation and maturation. (1,2) Dysregulated CD40 signalling has been implicated in inflammatory diseases, such as hyper-IgM syndrome, psoriasis, and cancer. (3–6) Due to its broad expression across various tumour types, it can serve as a tumour-associated antigen and has therefore been proposed as a target for antibodies for cancer treatment. (2,7,8)
Agonistic anti-CD40 antibodies have been demonstrated to induce anti-tumoural immune responses as well as therapeutic immunity. (2) Furthermore, prolonged stimulation of CD40 in tumour cells in vitro has been shown to decrease proliferation, increase expression of cytotoxic TNFSFLs and induce apoptosis. (9,10) Their effect on anti-tumoral responses has been well studied and anti-tumoral responses by DC maturation and suppression of malignant growth of B-cells have been confirmed and were found to induce cell death in tumours in vitro. (11–14)
Many agonistic anti-CD40 antibodies specifically have been reported to require secondary crosslinking by binding to either activating or inhibitory FcγRs to be agonistic in vitro, while in vivo studies have indicated inhibitory FcƴR2B expression as critical factor. (15–17) However, FcƴR independent agonism has also been reported for anti-CD40 antibodies. (18,19) While agonistic anti-CD40 IgG1, IgG3 and IgG4 antibodies have been shown to display FcƴR dependent agonism, agonistic anti-CD40 IgG2 antibodies have shown to display FcƴR independent agonism. Conversion of anti-CD40 IgG1 antibodies into IgG2 has also been shown to convert the antibody’s agonism into FcƴR independent agonism. (20)
To overcome FcƴR dependency, bispecific antibody fusion proteins containing a scFv as anchoring domain allowing for crosslink independent of FcƴR binding have been designed before. This approach has been found to display strong agonism for other antibody fusion proteins when bound to both targets, with response levels resembling that of FcƴR bound antibodies. (21,22)
The relevance of antibody isotype and idiotype for FcƴR-dependent agonism as well as the relevance of valency and antibody oligomerization for FcƴR-independent agonism were investigated in this study on a panel of different anti-CD40 antibodies. Several clinically investigated anti-CD40 antibodies (ADC-1013(23), APX005M(24), ChiLob7.4(25) and CP-870,893(26)) and one preclinical antibody (G28.5(27,28)) were considered. Selected antibodies were then cloned onto an IgG1, IgG1(N297A), IgG2 and IgG4 backbone. The IgG1(N297A) isotype is an IgG1 antibody with a point mutation (N297A) that is known to strongly reduce binding to FcƴR1, while reducing the binding affinity to FcƴR2B to undetectable levels. (29,30) In this work it is demonstrated that the investigated anti-CD40 antibody variants across different isotypes activate both the classical and alternative NFκB pathway by stimulating U2OS cells in an FcƴR dependent manner. Stimulation in the presence of both human FcƴRs as well as murine FcƴRs resulted in CD40 stimulation. A difference in binding competition was observed for the various anti-CD40 IgG1 antibodies, but no indication of a CRD-dependent mechanism responsible for their agonistic activity was found. Moreover, this FcƴR dependency could be overcome by creation of tetravalent antibody fusion proteins. / Zusammenfassung Der TRAF-bindende Rezeptor CD40 ist Teil der TNFR-Superfamilie. CD40 wird auf gesunden Zellen, vor allem auf Antigen-präsentierenden Zellen, aber auch auf anderen Immunzellen und Nicht-Immunzellen in großem Umfang exprimiert. Die Aktivierung von CD40 durch seinen Liganden CD40L ist für zahlreiche immunologische Reaktionen von entscheidender Bedeutung, da sie verschiedene Signalwege induziert oder hemmt, die für zahlreiche zelluläre Prozesse, einschließlich Immunaktivierung und -reifung, wichtig sind. (1,2) Defekte CD40-Signalwege werden mit Entzündungskrankheiten wie dem Hyper-IgM-Syndrom, Psoriasis und Krebs in Verbindung gebracht. (3–6) Da CD40 auf verschiedenen Tumorarten weit verbreitet ist, kann es als tumorassoziiertes Antigen verwendet werden, das dann von
zytotoxischen Antikörpern angegriffen werden kann, und wurde als Ziel für Antikörper zur Krebsbehandlung vorgeschlagen. (2,7,8)
Es hat sich gezeigt, dass agonistische Anti-CD40-Antikörper antitumorale Immunreaktionen und therapeutische Immunität auslösen können. (2) Es hat sich gezeigt, dass die kontinuierliche Stimulation von CD40 in Tumorzellen in vitro die Proliferation reduziert, die
Expression zytotoxischer TNFSFLs hochreguliert und Apoptose induziert. (9,10) Ihre Wirkung auf antitumorale Reaktionen wurde gut untersucht, und antitumorale Reaktionen durch DCReifung und Unterdrückung des malignen Wachstums von B-Zellen wurden bestätigt und es wurde festgestellt, dass sie in vitro den Zelltod in Tumoren induzieren. (11–14)
Viele agonistische Anti-CD40-Antikörper erfordern Berichten zufolge eine sekundäre Vernetzung durch Bindung an entweder aktivierende oder hemmende FcγRs, um in vitro agonistisch zu wirken, während In-vivo-Studien auf eine hemmende FcƴR2B-Expression als kritischen Faktor hinwiesen. (15–17) Allerdings wurde auch für Anti-CD40-Antikörper ein
FcƴR-unabhängiger Agonismus festgestellt. (18,19) Während agonistische Anti-CD40-IgG1-, IgG3- und IgG4-Antikörper nachweislich einen FcƴR-abhängigen Agonismus aufweisen, haben agonistische Anti-CD40-IgG2-Antikörper einen FcƴR-unabhängigen Agonismus gezeigt. Die Umwandlung von Anti-CD40-IgG1-Antikörpern in IgG2-Antikörper hat ebenfalls gezeigt, dass der Agonismus des Antikörpers in einen FcƴR-unabhängigen Agonismus umgewandelt wird. (20)
Um die FcƴR-Abhängigkeit zu überwinden, wurden bereits bispezifische AntikörperFusionsproteine entwickelt, die ein scFv als Verankerungsdomäne enthalten und eine von
der FcƴR-Bindung unabhängige Vernetzung ermöglichen. Es hat sich gezeigt, dass dieser
Ansatz einen starken Agonismus für andere Antikörper-Fusionsproteine aufweist, wenn sie
an beide Zielmoleküle gebunden sind, wobei die Ansprechraten denen von FcƴRgebundenen Antikörpern ähneln. (21,22)
Die Bedeutung des Antikörper-Isotyps und des Idiotyps für den FcƴR-abhängigen Agonismus sowie die Bedeutung der Valenz und der Antikörper-Oligomerisierung für den FcƴRunabhängigen Agonismus wurden in dieser Studie an einem Panel verschiedener Anti-CD40-Antikörper untersucht. Es wurden mehrere klinisch untersuchte Anti-CD40-Antikörper (ADC1013(23), APX005M(24), ChiLob7.4(25) und CP-870,893(26)) und ein präklinischer Antikörper (G28.5(27,28)) berücksichtigt. Die ausgewählten Antikörper wurden dann auf ein IgG1-,
IgG1(N297A)-, IgG2- und IgG4-Backbone kloniert. Beim Isotyp gG1(N297A) handelt es sich um einen IgG1-Antikörper mit einer Punktmutation (N297A), von der bekannt ist, dass sie die Bindung an FcƴR1 stark reduziert, während sie die Bindungsaffinität zu FcƴR2B auf ein
nicht nachweisbares Niveau verringert. (29,30)In dieser Arbeit wird gezeigt, dass die Anti-CD40-Antikörper-Varianten verschiedener
Isotypen sowohl den klassischen als auch den alternativen NFκB-Signalweg aktivieren, indem sie U2OS-Zellen in einer FcƴR-abhängigen Weise stimulieren. Die Stimulierung in Anwesenheit sowohl von humanen FcƴRs als auch von murinen FcƴRs führte zu einer CD40-Stimulierung. Während für die verschiedenen Anti-CD40-IgG1-Antikörper ein Unterschied in der Bindungskonkurrenz beobachtet wurde, konnten die CRD-Bindungsprofile keine Erkenntnisse über die zugrunde liegenden Mechanismen liefern. Darüber hinaus konnte diese FcƴR-Abhängigkeit durch die Herstellung von tetravalenten AntikörperFusionsproteinen überwunden werden.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-wuerzburg.de/oai:opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de:37187 |
| Date | January 2024 |
| Creators | Hesen, Nienke Aiyuan |
| Source Sets | University of Würzburg |
| Language | English |
| Detected Language | German |
| Type | doctoralthesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/deed.de, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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